鋰電池負(fù)極材料Li4Ti5O12與Li2Ti3O7的合成及表征.pdf

1、本文分別采用傳統(tǒng)固相法、微波固相法、傳統(tǒng)水熱法和微波水熱法合成Li4Ti5O12與Li2Ti3O7，采用TG-DTA、XRD、SEM、粒度分析以及室溫恒流充放電、交流阻抗和循環(huán)伏安等測(cè)試方法進(jìn)行表征，并將其應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料，考察不同的制備工藝對(duì)合成材料的電化學(xué)性能的影響。
　　首先利用傳統(tǒng)固相法合成Li4Ti5O12與Li2Ti3O7，考察合成工藝條件對(duì)合成材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明反應(yīng)原料、燒結(jié)溫度、Li/Ti摩爾比都

2、是影響材料性能的重要因素。結(jié)果表明，原料為無(wú)定型TiO2和Li2CO3，Li/Ti摩爾比為0.84，焙燒溫度為800℃，焙燒時(shí)間為6h得到的Li4Ti5O12材料性能最佳，首次放電容量可達(dá)134.2 mAh·g-1;原料為無(wú)定型TiO2和Li2CO3，Li/Ti摩爾比為0.70，焙燒溫度為1100℃，焙燒時(shí)間為6h得到的Li2Ti3O7材料性能最佳，首次放電容量可達(dá)109.6 mAh·g-1。
　　隨后采用傳統(tǒng)水熱法合成Li4Ti

3、5O12與Li2Ti3O7，分別考察鈦源種類、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)合成材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以無(wú)定型TiO2和Li2CO3為原料，Li/Ti摩爾比為0.80，160℃下高壓釜中反應(yīng)24 h，再在800℃下煅燒6h得到的Li4Ti5O12材料性能最佳，首次放電容量高達(dá)154.2 mAh·g-1且循環(huán)性能也較好;以無(wú)定型TiO2和Li2CO3為原料，Li/Ti摩爾比為0.67，160℃下高壓釜中反應(yīng)24 h，再在1100℃下煅燒6h

4、得到的Li2Ti3O7材料性能最佳，首次放電容量高達(dá)124.4 mAh·g-1且循環(huán)性能也較好。
　　首次使用微波固相法和微波水熱法制備出Li4Ti5O12與Li2Ti3O7，合成材料雖含有少量雜質(zhì)且首次放電容量和循環(huán)性能也稍遜于采用傳統(tǒng)固相法和傳統(tǒng)水熱法合成的材料，但該合成工藝大大節(jié)省反應(yīng)時(shí)間，節(jié)約能耗，具有一定的經(jīng)濟(jì)適用性和開(kāi)發(fā)潛力。
　　對(duì)四種合成方法分別合成的Li4Ti5O12與Li2Ti3O7材料進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，Li